Şu anda atomlardan enerji elde etmek için araştırılan ve her birinin artıları ve eksileri olan çeşitli yöntemler var. Yeni araştırmalar, tokamak olarak bilinen halka şeklindeki tünelleri kullanan süreçlerdeki büyük bir engeli aşmanın bir yolunu yakında bulabileceğimizi gösteriyor.
Greenwald limiti olarak bilinen tokamak füzyonunun önündeki daha önce teorize edilmiş bir engel, Wisconsin Üniversitesi'nden bir grup araştırmacının çabaları sayesinde on kat aşıldı.
Limitin arkasındaki mekanizmalar tam olarak anlaşılamamış olsa da, ampirik kural tokamak'ın ısıtılmış plazmasındaki elektron yoğunluğu üzerinde bir tavan belirlemektedir.
Bu sınırı zorlamanın güvenilir bir yoluna sahip olmak, tokamak füzyon reaktörü kararlılığı ve verimliliği açısından ileriye doğru sıçrama yapabileceğimiz anlamına geliyor ve bizi nükleer füzyonun pratik bir gerçeklik haline gelebileceği güne yaklaştırıyor.
Araştırmacılar yayınladıkları makalede, "Burada sunulan tokamak deneyleri, Greenwald limitini aşan elektron yoğunluğu ile kararlı koşullarda on kata kadar çıkmaktadır ki bu daha önce görülmemiş bir durumdur" diye yazıyor.
Nükleer füzyon — atom çekirdeklerinin fazla enerjiyi serbest bırakmak için bir araya gelmeye zorlanması — plazmayı oluşturan yüklü parçacıkların hapsedilmesiyle yaratılan yoğun ısı gerektirir.
Bir tokamak, plazmayı büyük, içi boş bir halkanın merkezinden geçirmek için akımları kullanan özel bir nükleer füzyon reaktörü türüdür. Yüklü parçacıklardan oluşan bu sıcak karmaşa içindeki manyetik alanlar plazmanın sınırlı kalmasına yardımcı olur, ancak plazma benzer yöntemlere göre kararsızlıklara daha yatkındır ve plazmanın elektronlarının yoğunluğuna oldukça katı bir sınıra tabidir. Daha yüksek bir elektron yoğunluğu daha fazla reaksiyon ve daha fazla enerji demektir.
Ekip, MST'nin iki temel özelliğinin bu yoğunluğun sınırlarını bu kadar kapsamlı bir şekilde aşmaya yardımcı olduğunu düşünüyor: kalın, iletken duvarları (plazmayı manipüle eden manyetik alanları stabilize etmek için) ve geri bildirime göre ayarlanabilen güç kaynağı (yine stabilite açısından çok önemli).
Araştırmacılar, "Maksimum yoğunluk, plazma dengesizliğinden ziyade donanım sınırlamaları tarafından belirleniyor gibi görünüyor" diye yazıyor.
Bu, tokamak füzyonu için son zamanlarda elde edilen bir dizi başarıdan bir diğeri. Son birkaç yıldır bilim insanları daha büyük reaktörler inşa etmek, bunlardan üretilen enerjiyi artırmak ve reaksiyonların gerçekleşmesi için daha yüksek sıcaklıklara ulaşmakla meşguller.
Bu, nükleer füzyonun yakın zamanda kullanıma hazır olacağı anlamına gelmiyor ve burada konuşulması gereken uyarılar var. Plazma normalde füzyon reaksiyonlarında olduğu gibi ultra yüksek ısıda çalışmıyordu, bu nedenle bu deneylerin bu açıdan ölçeklendirilmesi gerekecek.
Yeni çalışmanın arkasındaki yazarlar arasında, bilim insanlarının bu sonuçları diğer makinelerde nasıl elde edeceklerini bulabileceklerine dair güven var — ancak bu özel kurulumun neden bu kadar iyi çalıştığını tam olarak analiz etmek için hala yapılması gereken işler var.
Araştırmacılar, "Özellikle MST'nin neden yüksek Greenwald fraksiyonu ile çalışabildiği ve bu yeteneğin daha yüksek performanslı cihazlara ne ölçüde genişletilebileceği konusunda sorular devam ediyor" diye yazıyor.
Araştırma Physical Review Letters dergisinde yayımlandı.